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FOLIO ADMINISTRATIF
THESE SOUTENUE DEVANT L'INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES DE LYON
NOM : DERGHAM
DATE de SOUTENANCE : 12/09/2014
(avec précision du nom de jeune fille, le cas échéant)
Prénoms : Nora
TITRE : Mise en œuvre de biocomposites Poly(acide lactique)/Bioverres : relation structure/rhéologie/procédés de mise en forme.
NATURE : Doctorat
Numéro d'ordre : AAAAISALXXXX
Ecole doctorale : Matériaux de Lyon
Spécialité : Matériaux polymères
RESUME :
L’utilisation des biocomposites pour la réparation osseuse présente des enjeux sanitaires, économiques et sociétaux. Elle correspond
également à une attente de matériaux orthopédiques avec des fonctionnalités de plus en plus spécifiques pour l’amélioration de la qualité de
la vie.
Ces matériaux composites sont constitués d’une phase minérale ainsi que d’une phase organique biorésorbable et sont souvent obtenus par la
voie solvant. L’objectif de ce travail est de présenter une voie alternative pour l’association de ces deux constituants en utilisant des procédés
usuels de mise en forme des matériaux polymères. Cela permettrait d’obtenir des implants possédant à la fois des propriétés mécaniques et
biologiques contrôlées.
Le travail présenté porte sur la rhéologie, la mise en forme et la caractérisation de matériaux biocomposites de nouvelles générations pour
des applications orthopédiques. Dans le cadre de cette étude, des biocomposites poly (D,L-lactide) (PDLLA)/bioverres ont été élaborés par
extrusion bivis sous atmosphère inerte. Les bioverres différent par la nature de leur traitement thermique et leur morphologie.
La première partie a été consacrée à l’étude de l’état de la dispersion des bioverres dans la matrice polymère. Nous avons montré que
l’homogénéité de cette dispersion dépend, d’une part de la structure, de la morphologie, du taux volumique des charges et d’autre part des
paramètres du procédé (cisaillement, température,…).
Le comportement rhéologique des suspensions a été étudié à l’état fondu ainsi qu’à l’état solide. Un accent particulier a été porté sur l’étude
de l’influence du taux des bioverres, de leur taille moyenne et plus particulièrement de leur traitement thermique. Les masses molaires de
PDLLA extrait des composites élaborés ont été évaluées par chromatographie d’exclusion stérique (CES). Enfin, la qualité de la dispersion
des charges, en termes de distance inter-particulaire et taille moyenne, a été étudiée par microscopie électronique à balayage (MEB) et
analyses d’image. Il a été montré que l’utilisation de bioverres non traités thermiquement lors de la mise en forme de composites à haute
température provoque la dégradation de la matrice. Aussi, on assiste à une réduction des masses molaires. Les propriétés viscoélastiques et
les propriétés mécaniques sont altérées à leur tour. Cette dégradation a été étudiée par spectroscopie infrarouge (IRTF) et par analyse
thermogravimétrique (ATG). Les origines et mécanismes sous-jacents de cette dégradation ont été proposés. Il est démontré pour la première
fois que la présente dégradation du PDLLA peut être atténuée par l’emploi de différentes charges céramiques à propriétés spécifiques. En
outre, l’utilisation de ces bioverres a permis l’obtention d’une dispersion homogène au sein de la matrice. L’analyse des propriétés
rhéologiques de tels matériaux et leur modélisation a permis de mettre en évidence les interactions matrice-charges.
La deuxième partie de l’étude a porté sur l’élaboration des biocomposites multicouches à gradient de propriétés par coextrusion. Ces
multicouches présentent, d’une part, des propriétés variables selon le type de traitement et de composition du bioverre actif. D’autre part, le
gradient de propriété a été également réalisé en faisant varier les paramètres expérimentaux relatifs au procédé de coextrusion. Les
matériaux finaux, ainsi obtenus, présentent de très bonnes propriétés cohésives avec une bioactivité maitrisée et contrôlée.
MOTS-CLES : Poly (D,L-lactide) (PDLLA) ; Bioverres ; Biocomposites ; Dispersion ; Rhéologie ; Morphologie ; Dégradation ; Implants ;
coextrusion.
Laboratoire (s) de recherche : Ingénierie des Matériaux Polymères (IMP) CNRS UMR 5223 INSA de Lyon
Directeur de thèse:
Abderrahim Maazouz
Khalid Lamnawar
Professeur, INSA de Lyon
Maître de conférences, INSA de Lyon
Directeur de thèse
Co-encadrant de thèse
Composition du jury :
Jean-François Feller
Sandrine Hoppe
Abderrahim Maazouz
Khalid Lamnawar
Elodie Pacard
Roland Seguela
Professeur- Université de Bretagne Sud
Chargé de recherche-HDR, Université de Lorraine
Professeur, INSA de Lyon
Maître de conférences, INSA de Lyon
Docteur- RESCOLL
Directeur de Recherche, CNRS
Rapporteur
Rapporteur
Directeur de thèse
Co-encadrant de thèse
Examinateur
Examinateur

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